JP3435231B2 - Scanning optical device having focus detection function - Google Patents
Scanning optical device having focus detection functionInfo
- Publication number
- JP3435231B2 JP3435231B2 JP30440494A JP30440494A JP3435231B2 JP 3435231 B2 JP3435231 B2 JP 3435231B2 JP 30440494 A JP30440494 A JP 30440494A JP 30440494 A JP30440494 A JP 30440494A JP 3435231 B2 JP3435231 B2 JP 3435231B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- focus detection
- light
- scanning optical
- light flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、レーザー光を走査し
て描画するレーザープロッター等の走査式光学装置に関
し、より詳細には描画面に対する結像光学系の合焦状態
を検出することができる走査式光学装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device such as a laser plotter which scans and draws a laser beam, and more specifically, can detect a focus state of an imaging optical system with respect to a drawing surface. The present invention relates to a scanning optical device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高い描画精度が要求される走査式光学装
置では、描画用光束のスポットを描画面に一致させるた
め、自動焦点調節装置が用いられており、この自動焦点
調節装置を制御するために焦点検出手段が設けられてい
る。2. Description of the Related Art In a scanning optical device which requires high drawing accuracy, an automatic focus adjusting device is used to match a spot of a drawing light beam with a drawing surface. In order to control the automatic focusing device. Is provided with focus detection means.
【０００３】例えば、特開平5-173087号公報には、描画
用光束と焦点検出用光束とをビームスプリッターにより
合成し、偏光器、結像光学系を介して描画面上にスポッ
トを形成すると共に、この描画面から反射された焦点検
出用光束の状態から結像光学系の描画面に対する合焦状
態を検出する装置が開示されている。For example, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-173087, a drawing light beam and a focus detection light beam are combined by a beam splitter to form a spot on a drawing surface via a polarizer and an imaging optical system. An apparatus for detecting the focus state of the imaging optical system with respect to the drawing surface is disclosed from the state of the focus detection light beam reflected from the drawing surface.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
公報に記載された光学系では、描画用光束と焦点検出用
光束とが共に平行光束として結像光学系に入射している
ため、これらの光束の波長が互いに異なる場合には、結
像光学系が色収差を持つとそれぞれの光束の結像位置に
ずれが生じる。However, in the optical system described in the above publication, both the drawing light beam and the focus detection light beam are incident on the image forming optical system as parallel light beams, and therefore these light beams are incident. When the wavelengths are different from each other, if the image forming optical system has chromatic aberration, the image forming positions of the respective light beams are displaced.
【０００５】そして、焦点検出用光束のスポット位置が
描画面から光軸方向に離れている場合には、描画面が全
体的、あるいは部分的に傾いている場合に、描画面から
反射された焦点検出用光束の中心点が焦点検出光学系の
受光素子上で合焦時とは異なる位置にシフトする。した
がって、非点収差法等を用いて反射光束の光量分布によ
り焦点を検出する場合には、描画面の傾きが焦点検出に
対するノイズとして影響し、正確な検出ができない可能
性がある。When the spot position of the focus detecting light beam is away from the drawing surface in the optical axis direction, when the drawing surface is wholly or partially tilted, the focus reflected from the drawing surface. The center point of the detection light beam shifts to a position different from that at the time of focusing on the light receiving element of the focus detection optical system. Therefore, when the focus is detected by the light quantity distribution of the reflected light flux using the astigmatism method or the like, the inclination of the drawing surface may affect the focus detection as noise, and accurate detection may not be possible.
【０００６】[0006]
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、描画用光束と焦点検出用光束との波長が
異なり、かつ、結像光学系が色収差補正されていない場
合にも、これらの光束により形成される描画面上のスポ
ットの光軸方向の位置を一致させることができる焦点検
出機能を有する走査式光学装置の提供を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and also in the case where the drawing light beam and the focus detection light beam have different wavelengths and the imaging optical system is not chromatic aberration corrected. An object of the present invention is to provide a scanning optical device having a focus detection function that can match the positions of spots formed by these light beams on the drawing surface in the optical axis direction.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明にかかる焦点検
出機能を有する走査式光学装置は、上記の目的を達成さ
せるため、描画用光束を発する描画用光源と、描画用光
束とは波長が異なる焦点検出用光束を発する焦点検出用
光源と、描画用光束および焦点検出用光束を合成する光
束合成手段と、少なくとも描画用光束を偏向、走査させ
る偏向器と、偏向器により偏向される描画用光束と、光
束合成手段により描画用光束に合成された焦点検出用光
束とを描画面上に向けて収束、結像させる結像光学系
と、描画面から反射する焦点検出用光束を受光して描画
面に対する結像光学系の合焦状態を検出する焦点検出手
段とを備え、描画用用光束と焦点検出用光束とが描画面
側で形成するスポットの光軸方向の位置が一致するよう
に、光束合成手段により合成される焦点検出用光束と描
画用光束との収束度を異らせて設定したことを特徴とす
る。In order to achieve the above-mentioned object, a scanning optical device having a focus detecting function according to the present invention has a wavelength different from that of a drawing light source which emits a drawing light beam. A focus detection light source that emits a focus detection light beam, a light beam combining unit that combines the drawing light beam and the focus detection light beam, a deflector that deflects and scans at least the drawing light beam, and a drawing light beam that is deflected by the deflector And an imaging optical system that converges and forms an image on the drawing surface with the focus detection light beam combined with the drawing light beam by the light beam combining means, and receives and draws the focus detection light beam reflected from the drawing surface. A focus detection means for detecting the focus state of the imaging optical system with respect to the surface, so that the drawing light beam and the focus detection light beam have the same position in the optical axis direction of the spot formed on the drawing surface side, For the light flux combining means Ri convergence of the focus detection light beam to be combined with drawing beams, characterized in that set by different al.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、この発明にかかる走査式光学装置の実
施例１を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of a scanning optical device according to the present invention.
【０００９】描画用光源としてのガスレーザー10から発
した描画用光束は、収束レンズ11により収束されて変調
器としてのA／O変調器12に入射してON/OFF変調され、コ
リメートレンズ13により平行光束とされる。描画用光束
は、ポリゴンミラー20により反射、偏向され、結像光学
系としての描画面側にテレセントリックなｆθレンズ40
により描画面30上にスポットを形成する。A drawing light beam emitted from a gas laser 10 as a drawing light source is converged by a converging lens 11, enters an A / O modulator 12 as a modulator, is ON / OFF modulated, and is collimated by a collimator lens 13. It is a parallel light beam. The drawing light beam is reflected and deflected by the polygon mirror 20 and is telecentric to the drawing surface as an imaging optical system.
A spot is formed on the drawing surface 30 by.
【００１０】ポリゴンミラー20は図中の矢印Ｒ方向に回
転し、描画面30上のスポットは主走査方向Ｐに走査され
る。The polygon mirror 20 rotates in the direction of arrow R in the figure, and the spot on the drawing surface 30 is scanned in the main scanning direction P.
【００１１】焦点検出手段50は、描画用光束とは異なる
波長の焦点検出用光束を発し、この焦点検出用光束を描
画用光束と重ね合わせて共に描画面30上を走査させ、描
画面からの反射光を受光して描画面30に対するｆθレン
ズ40の合焦状態を検出する。The focus detecting means 50 emits a focus detecting light beam having a wavelength different from that of the drawing light beam, superimposes the focus detecting light beam on the drawing light beam, and scans the drawing surface 30 together. The reflected light is received to detect the in-focus state of the fθ lens 40 with respect to the drawing surface 30.
【００１２】焦点検出用光源としての半導体レーザー51
から発した直線偏光の発散光束は、コリメートレンズ52
により平行光束とされ、偏光ビームスプリッター53を透
過してλ/4板54により円偏光に変換されると共に、収束
度変更素子としての弱い正のパワーを持つ収束レンズ55
により収束光とされる。Semiconductor laser 51 as a light source for focus detection
The linearly divergent light flux emitted from the collimator lens 52
Is converted into a parallel light beam by the λ / 4 plate 54 and is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 54, and also a converging lens 55 having a weak positive power as a convergence degree changing element.
Is made to be a convergent light.
【００１３】この実施例では、光束合成手段として機能
するダイクロイックプリズム56が描画用光源であるガス
レーザー10と偏向器であるポリゴンミラー20との間に設
けられている。ダイクロイックプリズム56は、波長λ1
(488nm)の描画用光束を透過させ、波長λ2(780nm)の焦
点検出用光束を反射する波長選択性を有し、両光束を重
ね合わせてポリゴンミラー20へ入射させる。In this embodiment, a dichroic prism 56 functioning as a light flux synthesizing means is provided between the gas laser 10 as a drawing light source and the polygon mirror 20 as a deflector. The dichroic prism 56 has a wavelength of λ1.
It has a wavelength selectivity of transmitting the writing light flux of (488 nm) and reflecting the focus detection light flux of wavelength λ2 (780 nm), and both light fluxes are superposed and incident on the polygon mirror 20.
【００１４】ポリゴンミラー20で描画用光束と共に反
射、偏向された焦点検出用光束は、ｆθレンズ40を介し
て描画面30にスポットを形成し、描画面30で反射されて
円偏光の回転の向きが入射時とは逆になる。The focus detection light beam reflected and deflected by the polygon mirror 20 together with the drawing light beam forms a spot on the drawing surface 30 via the fθ lens 40, is reflected by the drawing surface 30, and is rotated in the direction of circularly polarized light. Is the opposite of that at the time of incidence.
【００１５】この実施例１では、ｆθレンズ40は色収差
が補正されていない正レンズである。図2は、このｆθ
レンズに平行光を入射させた場合の波長とスポット位置
との関係を示している。縦軸の0のラインは描画面30を
示し、(+)側は描画面より遠い側を示し、(-)側は描画面
よりｆθレンズ側を示す。図2から明らかなように、光
束が同一の収束度で入射する場合には、波長が長い光束
がより遠くにスポットを形成する。In the first embodiment, the fθ lens 40 is a positive lens whose chromatic aberration is not corrected. Figure 2 shows this fθ
The relationship between the wavelength and the spot position when parallel light is incident on the lens is shown. The 0 line on the vertical axis indicates the drawing surface 30, the (+) side indicates the side farther from the drawing surface, and the (−) side indicates the fθ lens side than the drawing surface. As is clear from FIG. 2, when the light beams are incident with the same degree of convergence, the light beams with a longer wavelength form a spot at a further distance.
【００１６】そこで、上記のように波長の短い描画用光
束を平行光束とし、波長の長い焦点検出用光束を収束光
として入射させている。これにより、ｆθレンズ40が持
つ色収差による影響を相殺し、両光束によるスポット位
置を描画面30上で一致させることができる。Therefore, as described above, the drawing light flux having a short wavelength is made into a parallel light flux, and the focus detection light flux having a long wavelength is made to enter as a convergent light. As a result, the influence of the chromatic aberration of the fθ lens 40 can be canceled out, and the spot positions of both light fluxes can be matched on the drawing surface 30.
【００１７】ｆθレンズ40は描画面側にテレセントリッ
クであるため、光束は描画面30に対して垂直に入射す
る。したがって、描画面30から反射された焦点検出用光
束は、入射時と同一の光路を通って光源側に戻り、ダイ
クロイックプリズム56で反射される。Since the fθ lens 40 is telecentric on the drawing surface side, the light beam is incident perpendicularly to the drawing surface 30. Therefore, the focus detection light flux reflected from the drawing surface 30 returns to the light source side through the same optical path as when it is incident, and is reflected by the dichroic prism 56.
【００１８】ダイクロイックプリズム56で反射された光
束は、λ/4板54を透過して射出時とは垂直な直線偏光に
変換されて偏光ビームスプリッター53で反射され、アナ
モフィックな集光レンズ57を介して受光素子58上に集光
される。The light beam reflected by the dichroic prism 56 is transmitted through the λ / 4 plate 54, converted into linearly polarized light which is perpendicular to the time of emission, reflected by the polarization beam splitter 53, and passed through an anamorphic condenser lens 57. The light is collected on the light receiving element 58.
【００１９】集光レンズ57は、光軸を法線とする面内の
直交する2方向について異なるパワーを有しており、光
束に非点収差を与え、第1の方向の集光点と第2の方向の
集光点とを光軸上で互いに異なる位置に形成する。この
例では、両方向にパワーを持つトーリックレンズ等の単
一のレンズとして示されているが、シリンドリカルレン
ズと球面レンズとを組み合せて使用してもよい。The condensing lens 57 has different powers in two directions orthogonal to each other in the plane with the optical axis as a normal line, imparts astigmatism to the light flux, and converges in the first direction and the condensing point. The converging points in the 2 direction are formed at different positions on the optical axis. In this example, a single lens such as a toric lens having power in both directions is shown, but a cylindrical lens and a spherical lens may be used in combination.
【００２０】受光素子58は、ｆθレンズ40が描画面30に
対して合焦している際の第1、第2の集光点の中間位置に
設けられている。焦点検出の原理は、光ディスク装置に
おける非点収差法によるフォーカシングエラー検出と同
様であり、描画面とスポットとの光軸方向の位置関係に
より、第1、第2の集光点が共に光軸方向に移動し、受光
素子上のスポットの形状、大きさが変化することを利用
している。The light receiving element 58 is provided at an intermediate position between the first and second converging points when the fθ lens 40 is focused on the drawing surface 30. The principle of focus detection is the same as the focusing error detection by the astigmatism method in the optical disk device, and both the first and second converging points are in the optical axis direction due to the positional relationship between the drawing surface and the spot in the optical axis direction. It is utilized that the shape and size of the spot on the light receiving element changes after moving to.
【００２１】受光素子57により検出された合焦状態に関
する信号は、焦点調節手段60に入力される。この例で
は、焦点調節手段60がｆθレンズ40を光軸方向zに駆動
することにより焦点を調節する。駆動の対象は、ｆθレ
ンズ40全体でもよいが、ｆθレンズが複数の群から構成
される場合にはその一部を対象としてもよい。また、描
画面30側を駆動することも可能である。A signal relating to the in-focus state detected by the light receiving element 57 is input to the focus adjusting means 60. In this example, the focus adjusting means 60 adjusts the focus by driving the fθ lens 40 in the optical axis direction z. The object to be driven may be the entire fθ lens 40, but if the fθ lens is composed of a plurality of groups, a part thereof may be the target. It is also possible to drive the drawing surface 30 side.
【００２２】実施例１の装置によれば、描画用光束のス
ポットと焦点検出用光束のスポットとを共に描画面30上
に形成することができる。したがって、図3(A)に示した
ように、描画面で反射された焦点検出用光束は、描画面
が傾いていない場合(実線)と、傾いた場合(破線)とで経
路は変化するものの受光素子58側での集光位置は変化し
ない。したがって、受光素子の出力にノイズが混入しな
い。According to the apparatus of the first embodiment, both the spot of the drawing light beam and the spot of the focus detection light beam can be formed on the drawing surface 30. Therefore, as shown in FIG. 3 (A), although the focus detection light flux reflected on the drawing surface changes its path depending on whether the drawing surface is not tilted (solid line) or tilted (broken line). The light collecting position on the light receiving element 58 side does not change. Therefore, noise is not mixed in the output of the light receiving element.
【００２３】これに対し、描画面側でのスポットが描画
面に一致しない場合、例えば描画面より後方に位置する
場合には、図3(B)に示されるように、反射光は描画面が
傾いていない場合(実線)には光軸に沿って戻り、受光素
子58に入射するが、描画面が傾いた場合(破線)には、受
光素子58側での集光位置が光軸と垂直な方向にシフトす
る。したがって、このシフトが受光素子の出力にノイズ
として混入することとなり、正確な焦点検出ができなく
なる。On the other hand, when the spot on the drawing surface does not coincide with the drawing surface, for example, when the spot is located behind the drawing surface, the reflected light is reflected on the drawing surface as shown in FIG. 3 (B). When it is not tilted (solid line), it returns along the optical axis and is incident on the light receiving element 58, but when the drawing surface is tilted (dashed line), the focus position on the light receiving element 58 side is perpendicular to the optical axis. Shift in the right direction. Therefore, this shift mixes in the output of the light receiving element as noise, and accurate focus detection cannot be performed.
【００２４】また、実施例１の装置によれば、焦点検出
用光束の波長を描画面の露光感度外に設定することによ
り、描画質に影響を与えずに合焦状態を検出できる。ま
た、描画用光源が発光していないときにも検出が可能で
ある。さらに、描画用のスポットと焦点検出用のスポッ
トとが描画面上の同一位置を同時に走査するため、描画
面の微少領域における光軸方向のずれも正確に検出する
ことができ、走査領域の全体に亙って合焦精度を保つこ
とができる。Further, according to the apparatus of the first embodiment, the focus state can be detected without affecting the drawing quality by setting the wavelength of the focus detecting light beam outside the exposure sensitivity of the drawing surface. Further, it is possible to detect even when the drawing light source does not emit light. Furthermore, since the spot for drawing and the spot for focus detection simultaneously scan the same position on the drawing surface, it is possible to accurately detect the deviation in the optical axis direction in a minute area of the drawing surface, and the entire scanning area. Focusing accuracy can be maintained over a period of time.
【００２５】なお、上記の例とは逆に描画用光束の波長
λ1が焦点検出用光束の波長λ2よりも大きい場合には、
上記の収束レンズ55に代えて、図4に示すように発散レ
ンズ55aを設ければよい。Contrary to the above example, when the wavelength λ1 of the drawing light beam is larger than the wavelength λ2 of the focus detection light beam,
Instead of the converging lens 55 described above, a diverging lens 55a may be provided as shown in FIG.
【００２６】さらに、ｆθレンズ40の色収差が焦点検出
用光束の波長λ2とは異なる描画用光束の波長λ1と他の
波長λ3との2波長で補正されている場合には、スポット
位置と波長との関係は図5に示すように2次関数的とな
る。したがって、焦点検出用光束の波長λ2がλ2＜λ
1、または、λ2＞λ3の場合には収束レンズを設けて焦
点検出用光束を収束光として入射させ、λ1＜λ2＜λ3
の場合には、発散レンズを設けて焦点検出用光束を発散
光として入射させることにより、描画面上で両光束のス
ポット位置を一致させることができる。Further, when the chromatic aberration of the fθ lens 40 is corrected by two wavelengths, that is, the wavelength λ1 of the drawing light beam different from the wavelength λ2 of the focus detection light beam and the other wavelength λ3, the spot position and the wavelength are The relation of is quadratic as shown in Fig.5. Therefore, the wavelength λ2 of the focus detection light beam is λ2 <λ
1 or in the case of λ2> λ3, a focusing lens is provided to make the focus detection light beam enter as converged light, and λ1 <λ2 <λ3
In this case, a divergence lens is provided and the focus detection light flux is made to enter as divergent light, so that the spot positions of both light fluxes can be matched on the drawing surface.
【００２７】ｆθレンズ40は、描画用光束によるスポッ
トを描画面30上に形成するよう設計されているため、一
般的には、上記のように、ほぼ平行光束として入射する
描画用光束に対し、焦点検出用光束を収束光、または発
散光としてｆθレンズ40に入射させることが望ましい。Since the fθ lens 40 is designed to form a spot by the drawing light beam on the drawing surface 30, in general, as described above, for the drawing light beam which is incident as a substantially parallel light beam, It is desirable that the focus detection light beam be incident on the fθ lens 40 as convergent light or divergent light.
【００２８】ただし、収束度変更素子は、ｆθレンズ40
に入射する位置で描画用光束と焦点検出用光束との収束
度を相対的に異ならせ、描画面30上での光軸方向のスポ
ット位置を一致させれば足りるため、焦点検出用光束を
平行光束として入射させ、描画用光束を収束光、あるい
は発散光としてｆθレンズ40に入射させてもよい。However, the convergence degree changing element is the fθ lens 40.
It suffices that the drawing light flux and the focus detection light flux have a different degree of convergence at the position of incidence on the drawing surface, and that the spot positions in the optical axis direction on the drawing surface 30 coincide with each other. Alternatively, the drawing light beam may be incident on the fθ lens 40 as convergent light or divergent light.
【００２９】図6および図7は、この発明にかかる焦点検
出機能を有する走査光学装置の実施例2を示し、図6は主
走査方向の説明図、図7は副走査方向の説明図である。6 and 7 show a second embodiment of the scanning optical device having the focus detection function according to the present invention, FIG. 6 is an explanatory view in the main scanning direction, and FIG. 7 is an explanatory view in the sub-scanning direction. .
【００３０】この例では、光束合成手段としてのダイク
ロイックプリズム56を、偏向器であるポリゴンミラー20
と結像光学系としてのｆθレンズ40との間で走査範囲の
全域に亙って設け、図7に示すように焦点検出用光束を
副走査方向からダイクロイックプリズム56aに入射させ
る構成としている。焦点検出手段50の構成は実施例1と
同様であり、受光素子58で検出された信号に基づいて駆
動手段60がｆθレンズ40を光軸方向に移動させて合焦さ
せる。In this example, the dichroic prism 56 as the light beam combining means is replaced by a polygon mirror 20 which is a deflector.
And the fθ lens 40 as an imaging optical system over the entire scanning range so that the focus detection light beam is incident on the dichroic prism 56a from the sub-scanning direction as shown in FIG. The structure of the focus detection means 50 is the same as that of the first embodiment, and the drive means 60 moves the fθ lens 40 in the optical axis direction to bring it into focus, based on the signal detected by the light receiving element 58.
【００３１】描画用光束は、ポリゴンミラー20で反射、
偏向された後にダイクロイックプリズム56ａを介して平
行光束としてｆθレンズ40に入射し、描画面30上に走査
するスポットを形成する。焦点検出用光束は、収束光と
してダイクロイックプリズム56ａに入射し、ここで反射
されてｆθレンズ40に入射し、描画面上に静止したスポ
ットを形成する。The drawing light flux is reflected by the polygon mirror 20,
After being deflected, it enters the fθ lens 40 as a parallel light flux through the dichroic prism 56a and forms a scanning spot on the drawing surface 30. The focus detection light beam enters the dichroic prism 56a as convergent light, is reflected here and enters the fθ lens 40, and forms a stationary spot on the drawing surface.
【００３２】実施例2の構成では、焦点検出用光束がポ
リゴンミラー20により偏向されることなく描画面30に到
達するため、受光素子58からの焦点検出信号は、実施例
1のようにポリゴンミラー20の反射面の境目で途切れる
ことなく連続して出力される。また、描画面に対するｆ
θレンズ40の光軸上での合焦状態のみを検出するため、
ｆθレンズ40が焦点検出用光束の波長に対して像面湾曲
を有する場合にも、像面湾曲に影響されることなく合焦
状態を検出することができる。In the configuration of the second embodiment, since the focus detection light flux reaches the drawing surface 30 without being deflected by the polygon mirror 20, the focus detection signal from the light receiving element 58 is
As in 1, the output is continuous without interruption at the boundary of the reflecting surface of the polygon mirror 20. Also, f for the drawing surface
Since only the focus state on the optical axis of the θ lens 40 is detected,
Even when the fθ lens 40 has a field curvature with respect to the wavelength of the focus detection light beam, the focused state can be detected without being affected by the field curvature.
【００３３】ダイクロイックプリズム56aは、焦点検出
用光束を反射させるという機能のみに着目すれば、焦点
検出用光束が入射する部分についてのみ設ければ足り
る。しかしながら、ダイクロイックプリズム56aを走査
範囲の一部にのみ設けた場合には、プリズムに入射する
部分としない部分とで描画用光束に与える影響が異なる
ため、実施例2では走査範囲の全域に亙るよう配置して
いる。ただし、ダイクロイックミラーとして機能する部
分は、少なくとも焦点検出用光束が入射する部分にのみ
形成されていれば足りるため、他の部分はミラー面を有
さない単なるガラスブロックとしてもよい。Focusing only on the function of reflecting the focus detecting light beam, the dichroic prism 56a only needs to be provided at the portion where the focus detecting light beam enters. However, when the dichroic prism 56a is provided only in a part of the scanning range, the influence on the drawing light beam differs between the part that is incident on the prism and the part that is not incident on the prism. It is arranged. However, the portion functioning as a dichroic mirror only needs to be formed at least in the portion where the focus detection light beam is incident, and the other portion may be a simple glass block having no mirror surface.
【００３４】なお、光束の収束度を異ならせるために
は、上述した各実施例のように独立の素子として収束レ
ンズ55、発散レンズ55aを設けるのみでなく、既存の素
子、例えばコリメートレンズ52,13等のパワーを調整す
ることにより描画用光束と焦点検出用光束との収束度を
相対的に異ならせてもよい。In order to make the degree of convergence of the light beam different, not only the converging lens 55 and the diverging lens 55a are provided as independent elements as in the above-described embodiments, but also existing elements such as the collimating lens 52, By adjusting the power of 13 or the like, the degree of convergence between the drawing light beam and the focus detection light beam may be made relatively different.
【００３５】[0035]
【効果】以上説明したように、この発明によれば、波長
が異なる描画用光束と焦点検出用光束とのスポットの光
軸方向の位置を描画面上で一致させることができるた
め、描画面が傾いた場合にも焦点検出用光束の戻り位置
を一定に保つことができ、非点収差法等を用いて焦点検
出をする場合にも、描画面の傾きがノイズとして混入す
るのを防ぐことができる。As described above, according to the present invention, the positions of the spots of the drawing light beam and the focus detection light beam having different wavelengths in the optical axis direction can be made to coincide with each other on the drawing surface. The return position of the focus detection light beam can be kept constant even when tilted, and the tilt of the drawing surface can be prevented from being mixed as noise even when focus detection is performed using the astigmatism method or the like. it can.
【図１】 実施例1にかかる走査式光学装置の説明図で
ある。FIG. 1 is an explanatory diagram of a scanning optical device according to a first embodiment.
【図２】 色収差が補正されていないｆθレンズのスポ
ット位置と波長との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a spot position and a wavelength of an fθ lens in which chromatic aberration is not corrected.
【図３】 焦点検出用光束の戻り光を示す説明図であ
り、(A)はスポットが描画面に一致している場合、(B)は
スポットが描画面の後ろ側に位置する場合を示す。3A and 3B are explanatory diagrams showing return light of a focus detection light beam, where FIG. 3A shows a case where the spot matches the drawing surface, and FIG. 3B shows a case where the spot is located behind the drawing surface. .
【図４】 収束度変更素子として負レンズを用いた例を
示す走査式光学装置の焦点検出系の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a focus detection system of a scanning optical device showing an example in which a negative lens is used as a convergence degree changing element.
【図５】 色収差が補正されたｆθレンズのスポット位
置と波長との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a spot position of an fθ lens in which chromatic aberration is corrected and a wavelength.
【図６】 実施例2にかかる走査式光学装置の主走査方
向の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a scanning optical device according to a second embodiment in a main scanning direction.
【図７】 実施例2にかかる走査式光学装置の副走査方
向の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the scanning optical device according to the second embodiment in the sub-scanning direction.
10 ガスレーザー(描画用光源) 14 半導体レーザー(焦点検出用光源) 20 ポリゴンミラー 30 描画面 40 ｆθレンズ 50 焦点検出手段 10 Gas laser (light source for drawing) 14 Semiconductor laser (focus detection light source) 20 polygon mirror 30 Drawing surface 40 fθ lens 50 Focus detection means
Claims (13)
る焦点検出用光源と、 前記描画用光束および前記焦点検出用光束を合成する光
束合成手段と、 少なくとも前記描画用光束を偏向、走査させる偏向器
と、 前記偏向器により偏向される描画用光束と、前記光束合
成手段により前記描画用光束に合成された焦点検出用光
束とを描画面上に向けて収束、結像させる結像光学系
と、 前記描画面から反射する前記焦点検出用光束を受光して
前記描画面に対する前記結像光学系の合焦状態を検出す
る焦点検出手段とを備え、 前記描画用用光束と前記焦点検出用光束とが前記描画面
側で形成するスポットの光軸方向の位置が一致するよう
に、前記光束合成手段により合成される前記焦点検出用
光束と前記描画用光束との収束度を異らせて設定したこ
とを特徴とする焦点検出機能を有する走査式光学装置。1. A drawing light source for emitting a drawing light beam, a focus detection light source for emitting a focus detection light beam having a wavelength different from that of the drawing light beam, and a light beam for combining the drawing light beam and the focus detection light beam. A combining means, a deflector for deflecting and scanning at least the drawing light beam, a drawing light beam deflected by the deflector, and a focus detection light beam combined with the drawing light beam by the light beam combining means An image forming optical system that converges and forms an image on a surface, and a focus detecting unit that receives the focus detecting light beam reflected from the drawing surface and detects a focus state of the image forming optical system with respect to the drawing surface. And the focus detection light flux synthesized by the light flux synthesizing means such that the drawing light flux and the focus detection light flux have the same position in the optical axis direction of a spot formed on the drawing surface side. When Serial scanning optical apparatus having a focus detection function, wherein the convergence of the drawing beams that set by different al.
ントリックであることを特徴とする請求項１に記載の焦
点検出機能を有する走査式光学装置。2. The scanning optical apparatus having a focus detecting function according to claim 1, wherein the image forming optical system is telecentric on the drawing surface side.
記偏向器との間に設けられていることを特徴とする請求
項１に記載の走査光学装置。3. The scanning optical device according to claim 1, wherein the light beam combining means is provided between the drawing light source and the deflector.
像光学系との間に設けられていることを特徴とする請求
項１に記載の走査光学装置。4. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the light beam combining means is provided between the deflector and the image forming optical system.
ぼ平行光束として入射し、前記焦点検出用光束は、収束
光、または発散光として前記合成手段に入射することを
特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の焦点検
出機能を有する走査式光学装置。5. The drawing light beam enters the light beam combining means as a substantially parallel light beam, and the focus detecting light beam enters the combining means as convergent light or divergent light. A scanning optical device having the focus detection function according to any one of 3 and 4.
出用光束の波長をλ2として、λ1＜λ2であり、前記描
画用光束を平行光、前記焦点検出用光束を収束光として
合成させることを特徴とする請求項５に記載の焦点検出
機能を有する走査式光学装置。6. The drawing light flux has a wavelength of λ1, the focus detection light flux has a wavelength of λ2, and λ1 <λ2, and the drawing light flux is combined as parallel light and the focus detection light flux as converged light. A scanning optical device having a focus detection function according to claim 5.
検出用光束の波長をλ２として、λ１＞λ２であり、前
記焦点検出用光束を、収束光または発散光として合成さ
せることを特徴とする請求項５に記載の焦点検出機能を
有する走査式光学装置。7. The wavelength of the drawing light beam is λ1, the wavelength of the focus detection light beam is λ2, and λ1> λ2, and the focus detection light beam is combined as converged light or divergent light. A scanning optical device having a focus detection function according to claim 5.
過させると共に、副走査方向から入射する前記焦点検出
用光束を前記結像光学系側に反射させ、かつ、前記光束
合成手段は、前記描画用光束の走査範囲の全域に亙って
設けられていることを特徴とする請求項３に記載の走査
光学装置。8. The light flux synthesizing means transmits the drawing light flux and reflects the focus detecting light flux incident from the sub-scanning direction to the imaging optical system side, and the light flux synthesizing means comprises: The scanning optical device according to claim 3, wherein the scanning optical device is provided over the entire scanning range of the drawing light beam.
の間に、前記光束合成手段により合成される前記焦点検
出用光束と前記描画用光束との収束度を異ならせる収束
度変更素子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
走査光学装置。9. A convergence degree changing element for differentiating the degree of convergence between the focus detection light flux and the drawing light flux synthesized by the light flux synthesis means, between the focus detection light source and the light flux synthesis element. The scanning optical device according to claim 1, wherein the scanning optical device is provided.
段にほぼ平行光束として入射する前記描画用光束に対
し、前記焦点検出用光束を収束光、または発散光として
前記光束合成手段に入射させることを特徴とする請求項
９に記載の焦点検出機能を有する走査式光学装置。10. The convergence degree changing element causes the focus detection light flux to enter the light flux synthesis means as convergent light or divergence light with respect to the drawing light flux that enters the light flux synthesis means as substantially parallel light flux. The scanning optical device having a focus detection function according to claim 9.
は負レンズであることを特徴とする請求項１０に記載の
焦点検出機能を有する走査式光学装置。11. The scanning optical device having a focus detecting function according to claim 10, wherein the convergence degree changing element is a positive lens or a negative lens.
面の露光感度外であることを特徴とする請求項１に記載
の焦点検出機能を有する走査式光学装置。12. A scanning optical device having a focus detecting function according to claim 1, wherein the emission wavelength of said focus detecting light source is outside the exposure sensitivity of the drawing surface.
前記焦点検出用光束とのいずれか一方を透過させ、他方
を反射させる波長選択性を有する素子であることを特徴
とする請求項１に記載の焦点検出機能を有する走査式光
学装置。13. The optical path synthesizing means is an element having wavelength selectivity that transmits either one of the drawing light beam and the focus detection light beam and reflects the other. A scanning optical device having the focus detection function described in 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30440494A JP3435231B2 (en) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Scanning optical device having focus detection function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30440494A JP3435231B2 (en) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Scanning optical device having focus detection function |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08136846A JPH08136846A (en) | 1996-05-31 |
| JP3435231B2 true JP3435231B2 (en) | 2003-08-11 |
Family
ID=17932608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30440494A Expired - Fee Related JP3435231B2 (en) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | Scanning optical device having focus detection function |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435231B2 (en) |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP30440494A patent/JP3435231B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08136846A (en) | 1996-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5220450A (en) | Scanning optical system capable of automatic focusing | |
| US7473867B2 (en) | Laser machining apparatus | |
| US4634232A (en) | Light source device for close spacing of two light beams | |
| US4892371A (en) | Semiconductor laser array light source and scanner | |
| JP4036911B2 (en) | Multi-beam scanning device | |
| JPH0153767B2 (en) | ||
| JP3435231B2 (en) | Scanning optical device having focus detection function | |
| US6922268B2 (en) | Multi-beam scanning device | |
| JP2002196270A (en) | Laser lithography system | |
| JPH06106775A (en) | Laser recording device | |
| JP3308342B2 (en) | Semiconductor laser array light source device | |
| GB2258116A (en) | Scanning optical system | |
| JPH079698A (en) | Multibeam light source | |
| JP3460440B2 (en) | Multi-beam scanning optical device | |
| JPS62278521A (en) | Light beam scanning device | |
| JP3955072B2 (en) | Multi-beam scanning device and multi-beam detection method for multi-beam scanning device | |
| JP2935464B2 (en) | Optical scanning device | |
| JPH0544646B2 (en) | ||
| JP3991184B2 (en) | Scanning optical device | |
| JP3532284B2 (en) | Optical scanning device | |
| JPH0921969A (en) | Multibeam detector | |
| JP2006133605A (en) | Optical scanner | |
| JP3836569B2 (en) | Optical system of optical disc apparatus and method of adjusting optical system | |
| JP2758420B2 (en) | Reflection type laser microscope imaging device | |
| JP3526375B2 (en) | Light spot interval detecting method / scanning line pitch setting method / light spot interval detecting device / scanning line pitch setting device and multi-beam scanning device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |